Thomas Youngs double slit experiment var oerhört viktigt när det gäller våg teorin. Hans experiment visar att ljus uppvisar vågliknande egenskaper.
Monokromatiskt ljus, ljus som består av en färg, delas med två slitsar placerade nära varandra. Två vågor ut på andra sidan av slitsarna. Koherent ljus vilket innebär att vågorna har samma och fas, kommer både konstruktivt och destruktivt samverkar. Denna interaktion gör att ljusa och mörka fransar som bygger på enkel geometri. Om detta mönster är i själva verket resultatet av experimentet, är ljus visat sig ha vågliknande egenskaper.
De ljusa och mörka fransar orsakas av skillnaden i fas av ljuset när det infaller på ett objekt (dvs. ljussensor). Ljuset från botten slitsen har längre att resa och därför en fasskillnad finns mellan de två ljusstrålarna. Detta samspel mellan dessa två vågor skapar en ljus, mörk, eller mellanliggande fransar.
Ett område där en lätt frans inträffar är fasskillnaden mellan de två koherenta ljusvågor noll grader. Till exempel finns det ingen fasskillnad och vågorna lägga tillsammans för att skapa en frans med maximal intensitet. Ett område där en mörk frans inträffar är fasskillnaden mellan de två koherenta ljusvågor lika med 180 grader. Vid denna punkt, vågorna lägga ihop och helt ut varandra. Mellanliggande fransar uppträder när fasskillnaden är någonstans mellan noll och 180 grader. I allmänhet minskar intensiteten av fransen som fasskillnaden mellan de två ljusvågor ökar från noll till 180 grader.
Steg
- 1Ställ in optik bänken:
- Börja med optik bänken framför dig med 0 cm märket på din vänstra.
- Installera diodlasern vid 0 cm markeringen vänd mot höger. Detta bör kräva lite ansträngning.
- Montera flera slit apparaten till rätt fäste. Detta kan kräva en del kraft och kommer att göra ett klickande ljud när den är korrekt installerad. Församlingen skulle visa sig vara ganska enkelt.
- Installera den nyligen monterade multi-slit apparaten på optiken bänken mellan 5 och 10 cm märke. Justering kommer att göras senare i experimentet till både position och inställningar slit.
- 2Hämta följande material: linjär översättare, ljussensor och bländare mount, och roterande rörelse sensor.
- Ta bort en av skruvarna från den linjära översättare som håller fast den räfflade baren och dra ut den från ramen av den linjära översättare.
- Montera den roterande rörelsesensorn på den räfflade bar. Detta kan uppnås genom att skjuta spårförsedd stång i det fyrkantiga hålet i centrum av den roterande rörelsesensorn. En viktig anmärkning är att uppsättningen monterade trissor på roterande rörelsesensorn ska vara vänd uppåt när den installeras på rätt sätt.
- Byt den räfflade bar till sitt ursprungliga läge och sätt tillbaka skruven.
- Du bör märka att en ände av vevstaken är något mindre i diameter och är gängad. I ena handen hålla vevstaken med den gängade änden upp. Placera öppningen fästet på stången följt av ljussensorn och se till att öppningen av ljussensorn är fast mot den roterande skivan består av varierande storlek öppningar.
- Skruva bara i vevstaken (Dra åt endast).
- Montera detta nyskapade lappar genom att placera den förbindande staven i den sista återstående hål av den roterande rörelsesensorn, så att ljuset sensoranordning är upprätt.
- Dra behållande skruven på roterande rörelsesensor (Dra åt endast).
- 3Denna nya apparaten skall monteras på optik bänken. På botten av den linjära översättaren bör du märka en gängad stång med en mutter. Också ta notis om att optiken bänken har en smal slits som löper genom mitten av banan och att från vardera änden strax under ytan av optik bänken denna slits öppnar upp i en bredare kanal bara tillräckligt stor för muttern på undersidan av linjär översättare.
- Justera positionen av muttern tills den kommer in i högsta kanalen och den linjära översättaren vilar på den upphöjda ytan av optiken bänken.
- Skjut linjära översättaren ner på spåret tills ljussensorn är ca 1 meter från multi-slit apparater. Detta kan kräva att flytta flera slit apparat närmare diodlaser.
- 4Anslut alla sensorer till PASCO gränssnittet.
- 5Gör din slutliga justeringar:
- Välj ett av de dubbla slitsar från multi-slit apparater, vid det här laget inte spelar någon roll vilken man, genom att snurra på multi-slits hjulet tills lämplig slitsen är mest i linje med diodlaser. Du kommer att kunna känna en lätt poppar som varje slits gruppering når denna position.
- Vrid diodlasern på genom att ansluta strömförsörjningen och vrida omkopplaren på baksidan av diodlaser. Observera att bredvid on / off switch finns två rattar. Man kommer att justera diodlasern i den vertikala riktningen och den andra i den horisontella riktningen.
- I andra änden av den optiska bänken justera bländare av ljussensorn mount tills slitsen # 3 väljs.
- Med lasern på, justera både horisontella och vertikala rattarna tills du har skapat en interferens och diffraktion mönster (ser ut som en rad av ljus) som lyser igenom den smala springan av ljussensorn apparat som du just justerat, vilket säkerställer att att mönstret är också vinkelräta mot skära # 3.
- Ställ in din dator, inklusive en graf på Data Studio konspirera intensitet kontra distans.
- 6Utför experimentet:
- Välj en uppsättning lämpliga dubbla slitsar från multi-slit apparater och snurra dem på plats. En sak att ha i åtanke när man väljer är att den mindre skåran storlek desto svårare blir det att upptäcka maxima av högre m-värden.
- Släck ljuset och justera datorns skärm för att minska omgivande ljus.
- Sätt på diodlaser.
- Flytta roterande rörelsesensorn på ena sidan av den linjära översättare.
- Klicka på "Start" på Data Studio för att börja samla in uppgifter.
- Långsamt och smidigt flytta den roterande rörelsen sensorn till den andra sidan av den linjära översättare.
- Klicka på 'Stop' för att avsluta datainsamlingen.
- Var noga med att samla in följande uppgifter för en mer djupgående analys och spara / skriva ut din graf.
- Slit Avstånd = d (Värdena kan hittas på flera slit apparater)
- Slit Size = a (Värdena kan hittas på flera slit apparater)
- Avstånd från flera slits apparat till ljussensorn = l
- Avstånd från central högsta till andra maxima (se graf) = x
- Våglängd = λ
Tips
- Gör rummet så mörkt som möjligt. Detta kan inte nog betonas och även datorskärmen.
- Flytta den roterande rörelsesensorn på en långsam och konstant hastighet.
- Låt inte rörelse i den vertikala riktningen. Detta kan betyda att trycka antingen på baksidan eller framsidan av roterande rörelsesensor ner under traversals.
- Mindre öppningar ökar både noggrannhet och precision. Men detta kommer också att göra experimentet mindre förlåtande på grund av några plötsliga ryck under traversals.
- Börja med större dubbel slits inställningar och arbeta dig nedåt.
Varningar
- Titta inte direkt in i diodlaser. Det orsakar permanenta skador.
Saker du behöver
- Optik bänk
- diodlaser & nätsladd
- ljussensor
- ljussensor bländare monteringsapparaten med vevstake
- linjär översättare
- multi-slit apparater & apparater mount
- Data Studios
- roterande rörelsesensor